Warmtepompen

Warmtepompen

Geothermie of aardwarmte is het gebruik van diep in de aarde gelegen warmtereservoirs. Alleen in streken met vulkanische activiteit wordt dit met succes gebruikt.

In Nederland zijn diepe boringen nodig (circa 2000 meter) om bruikbare warmte aan de aarde te onttrekken. Het zijn altijd grote, kostbare installaties en nauwelijks of niet rendabel.

Koude-warmteopslag in de grond met warmtepompen

Een andere manier om aardlagen te gebruiken is koudeopslag in de grond en via een warmtepomp.

Koude-warmteopslag in de grond
U-vormige buis in een boorgat van 17 cm rond en 160 m diep om de vloeistof weer op te warmen voor het systeem in de foto beneden.

Een warmtepomp lijkt op een koelkast, waarbij de werking is omgekeerd: Er wordt warmte ontwikkeld bij het koelen van een geschikte vloeistof. Deze warmte is een aantal malen groter dan de elek­tri­sche energie voor de pomp van het apparaat. De warmte wordt gebruikt voor verwarming van een huis.

Als de afgekoelde vloeistof steeds kouder wordt, gaat de warmtepomp steeds slechter werken. Daarom moet de afgekoelde vloeistof weer worden opgewarmd. Dit gebeurt via een buizen- en slangen­stelsel diep in de grond, waar de temperatuur het hele jaar constant zo'n 8 graden celcius is.

De grondboringen en het grondwerk voor het opwarmgedeelte vormen samen met de warmte­pomp een grote investering.

Voor een efficiënte werking moet de warme kant op een relatief lage temperatuur blijven, meestal wordt hier 35 graden aangehouden. Hierdoor is alleen vloerverwarming geschikt. Mede gezien de kosten zal dit alleen in nieuwbouw gerealiseerd kunnen worden.

Er wordt zeer veel onderzoek gedaan naar warmte­pompen. In Duitsland zijn al veel warmtepompen en daar is een aantal jaren (2006 - 2014) de werking in de praktijk gemeten van systemen die in huizen zijn inge­bouwd met de volgende voordelen:

De beste conventionele bodemwarmtepompen halen in een goed ontworpen compleet systeem een energieopbrengst van een factor 4 tot 4.5, terwijl innovatieve (=kostbare) met CO2 werkende warmtepompen zelfs een factor 5 à 5.5 halen.

Een factor 4 betekent dat voor elke kWh elektrische energie 4 kWh warmte wordt opgewekt. Een kWh stroom opwekken kost ongeveer 2 kWh energie uit kolen of gas. Een warmtepomp met een energieopbrengst van 4 maal haalt dus 4 kWh warmte uit 2kWh energie uit kolen of gas. Zo bespaart dus je een factor twee energie en dus ook CO2.

Economisch is het voordeel op dit moment ( dec 2016) wat kleiner: een kWh stroom kost ongeveer 19 eurocent. Dezelfde kWh warmte uit aardgas via een HR CV ketel kost maar 6,5 eurocent. Stroom is per kWh dus 2.9 maal duurder dan gas.

Warmtepomp en buffervat
Warmtepomp (links) met grondboring als boven bij de familie Lemmen in Someren. De tank rechts is een buffervat van 500 liter.

Een goede warmtepomp met een energieopbrengst van een factor 4.5 gebruikt b.v. 1 kWh elektriciteit (19 cent) en levert dan net zoveel warmte als 4,5*6,5=29 cent aardgas, een besparing van 34%.

Als je gebruik kunt maken van wind- of zonne-energie wordt de CO2 besparing groter. Warmtepompen worden daarom gezien als een belangrijke kandidaat om de CO2 uitstoot terug te dringen. Er wordt nog volop geïnnoveerd bij warmte­pompen.

Naast de besparing moet natuurlijk rekening worden gehouden met aanschaf- en onderhoudskosten. Via de ISDE-subsidie stimuleert de overheid de aanschaf van warmtepompen.

Luchtwarmtepompen

Er zijn ook warmtepompen die de buitenlucht gebruiken voor de koeling. Als je 's winters stookt is de buitentemperatuur altijd laag, vaak zelfs onder het vriespunt. Daarom werken luchtwarmtepompen minder efficiënt dan bodem­warmte­pompen. Goed ontworpen luchtwarmtepompen die in de praktijk gemeten zijn bereikten destijds een energieopbrengst van 2,2 tot 2,8. Nu is het dus als volgt: 2kWh uit kolen of gas wordt eerst omgezet in 1 kWh elek­triciteit, wat via de warmtepomp 2,2 tot 2,8 kWh warmte wordt. Daarmee besparen de beste net iets energie maar zijn economisch niet rendabel. Hiervoor zijn innovaties die de opbrengst boven de factor 4 brengen noodzakelijk.